Как классифицируются топливные элементы?

Топливные элементы классифицируются в зависимости от типа используемого электролита. К основным типам топливных элементов относятся:

1. Топливные элементы с полимерной электролитной мембраной (PEM). В топливных элементах PEM в качестве электролита используется твердая полимерная мембрана. Они работают при низких и средних температурах (обычно около 80–100°C) и известны своим быстрым запуском, высокой эффективностью и низким уровнем выбросов. Топливные элементы PEM широко используются в транспортных средствах, таких как легковые автомобили, автобусы и вилочные погрузчики.

2. Щелочные топливные элементы (AFC):в качестве электролита в AFC используется щелочной раствор (обычно гидроксид калия). Они работают при низких температурах (около комнатной температуры) и характеризуются высокой удельной мощностью и быстрой кинетикой реакции. Однако AFC имеют ограниченный срок службы и чувствительны к примесям углекислого газа. В основном они используются в конкретных приложениях, таких как космические аппараты.

3. Топливные элементы с прямым метанолом (DMFC). В DMFC в качестве электролита используется протонообменная мембрана (PEM), но в качестве топлива вместо водорода напрямую используется метанол. Метанол легче хранить и обращаться с ним, чем с водородом, что делает DMFC более удобными для портативного применения. Однако DMFC имеют более низкую эффективность и более высокий расход топлива по сравнению с топливными элементами, работающими на водороде.

4. Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ). В ТОТЭ в качестве электролита используется твердооксидный керамический материал (например, стабилизированный иттрием диоксид циркония). Они работают при высоких температурах (обычно около 800–1000°C), что обеспечивает эффективные электрохимические реакции. ТОТЭ обладают высокой топливной гибкостью, что означает, что они могут использовать различные виды топлива, включая природный газ, метан и пропан. Однако они требуют более длительного времени запуска и более сложны в изготовлении. ТОТЭ разрабатываются для применения в стационарных электростанциях.

5. Топливные элементы с расплавленным карбонатом (MCFC). В MCFC в качестве электролита используются расплавленные карбонатные соли (смесь карбонатов лития, калия и натрия). Они работают при промежуточных температурах (около 650-700°С) и характеризуются высоким коэффициентом использования топлива и устойчивостью к углекислому газу. MCFC в основном подходят для крупномасштабных систем производства электроэнергии.

6. Топливные элементы на фосфорной кислоте (PAFC). В PAFC в качестве электролита используется фосфорная кислота, и они работают при относительно низких температурах (около 150-200°C). Они известны своей долговременной стабильностью и надежностью, что делает их пригодными для использования в стационарных электростанциях. Однако PAFC имеют более низкую удельную мощность и эффективность по сравнению с другими типами топливных элементов.

Это некоторые из основных категорий топливных элементов, каждая из которых имеет свои характеристики, преимущества и области применения.